韓克峰，王新安，王良周，王宗福，李學(xué)付

( 濟(jì)南鋼鐵股份有限公司，山東濟(jì)南250101)

摘要: 為降低煉鐵生產(chǎn)成本，濟(jì)鋼優(yōu)化煉鐵原料結(jié)構(gòu)，采購(gòu)具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的高鈦精礦粉，利用球團(tuán)豎爐生產(chǎn)TiO₂含量7%的球團(tuán)礦。通過(guò)強(qiáng)化混料、潤(rùn)磨，加強(qiáng)造球控制和豎爐操作參數(shù)調(diào)整，生產(chǎn)的高氧化鈦球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度達(dá)到2 520 N/個(gè)、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)90%以上，其物化性能完全能夠滿(mǎn)足高爐護(hù)爐要求。

關(guān)鍵詞: 高鈦精礦粉; 球團(tuán)生產(chǎn); 工業(yè)試驗(yàn); 豎爐球團(tuán)

1 前言

長(zhǎng)期以來(lái)，濟(jì)鋼球團(tuán)豎爐使用50% ～ 60%進(jìn)口精粉( 智利精粉、挪威精粉、巴西精粉) 、40%的國(guó)內(nèi)精粉生產(chǎn)高爐用氧化球團(tuán)礦。由于原料市場(chǎng)鐵礦石價(jià)格不斷上漲，優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)成為降低煉鐵成本的重要措施。

近年來(lái)，濟(jì)鋼總廠區(qū)4 座球團(tuán)豎爐，除爐役后期停爐1 座外，由于煉鐵原料結(jié)構(gòu)調(diào)整，出現(xiàn)并維持了正常開(kāi)1 座豎爐、間斷開(kāi)2 座豎爐的局面，煉鐵生產(chǎn)主要采用酸堿性燒結(jié)礦、塊礦，球團(tuán)礦僅占入爐料的10% ～ 15%。豎爐開(kāi)工不足，而另一方面，采用釩鈦礦護(hù)爐使高爐焦比升高。為了充分利用現(xiàn)有球團(tuán)設(shè)備生產(chǎn)低成本煉鐵熟料，2012 年2 月，濟(jì)鋼在3#豎爐采用低價(jià)高鈦精礦粉進(jìn)行了高氧化鈦球團(tuán)生產(chǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)成功后，轉(zhuǎn)入正常、階段性生產(chǎn)，所產(chǎn)高鈦球團(tuán)礦用于高爐護(hù)爐，以替代性?xún)r(jià)比低的釩鈦礦，有效降低了生產(chǎn)成本。

2 生產(chǎn)原料與設(shè)備

2. 1 原料的物化性能

高氧化鈦球團(tuán)生產(chǎn)采用的原料為智利精粉配加高鈦精礦粉、普通鈣基膨潤(rùn)土。原料的物化指標(biāo)列于表1、表2，生產(chǎn)時(shí)按球團(tuán)礦TiO₂含量7%左右配料。由表1 看出，高鈦精礦粉粒度較粗，－ 0. 102mm 粒級(jí)占87%。

2. 2 生產(chǎn)工藝及設(shè)備

原料烘干、混勻采用2. 8 × 14 m 圓筒烘干機(jī); 潤(rùn)磨采用3. 2 × 5. 3 m 潤(rùn)磨機(jī); 2 臺(tái)直徑7. 5 m 的造球機(jī); 球團(tuán)焙燒在3#豎爐( 14 m² ) 上進(jìn)行。球團(tuán)生產(chǎn)工藝流程如圖1 所示。

3 原料處理、造球及豎爐操作

濟(jì)鋼球團(tuán)豎爐使用高鈦精礦粉生產(chǎn)高氧化鈦球團(tuán)礦尚屬首次。以往的研究和經(jīng)驗(yàn)表明，球團(tuán)礦中TiO₂含量超過(guò)0. 5% 時(shí)，焙燒過(guò)程中粉化現(xiàn)象明顯加劇。2003 年，濟(jì)鋼曾購(gòu)買(mǎi)5 萬(wàn)t新西蘭釩鈦磁鐵精礦，按配加5%的比例進(jìn)行了豎爐球團(tuán)試驗(yàn)，由于球團(tuán)含粉量增加、強(qiáng)度變差而停用。本次大比例配用粒度較粗的高鈦精礦粉，為防止可能出現(xiàn)的球團(tuán)礦焙燒強(qiáng)度變差、爐內(nèi)粉末大幅增加、爐壓升高、爐況惡化等現(xiàn)象，增加了生產(chǎn)控制預(yù)案，并從原料混勻、配料造球、豎爐焙燒等環(huán)節(jié)增加了監(jiān)控點(diǎn)、調(diào)整點(diǎn)及各點(diǎn)信息及時(shí)反饋的措施。

3. 1 原料預(yù)處理

智利精粉粒度較細(xì)，－ 0. 075 mm 達(dá)到80%左右。以往濟(jì)鋼球團(tuán)生產(chǎn)中，該礦的配加比例通常為60%左右，為降低生產(chǎn)成本，混合原料未采取潤(rùn)磨; 考慮到高鈦精礦粒度較粗，本次試驗(yàn)采取了原料全部潤(rùn)磨工藝。

試驗(yàn)過(guò)程中，高鈦精礦配比按68% 控制，實(shí)測(cè)混合原料粒度－ 0. 075 mm 僅占30% 左右。按照原料配比，上料系統(tǒng)先進(jìn)行一次預(yù)配料，然后在配料室配加膨潤(rùn)土。混合料經(jīng)圓筒烘干機(jī)烘干并混勻，之后采用潤(rùn)磨機(jī)潤(rùn)磨并再次混勻。由于混合料粒度較粗，為保證造球質(zhì)量，同時(shí)盡可能減少膨潤(rùn)土用量，根據(jù)需要增開(kāi)磨機(jī)，做到原料全部潤(rùn)磨，磨后實(shí)測(cè)混合料粒度－ 0. 075mm 達(dá)到40%左右，比潤(rùn)磨前提高約10 個(gè)百分點(diǎn)。

3. 2 造球

采用7. 5 m 造球盤(pán)造球，按照生球落下強(qiáng)度≥6 次/( 0. 5 m) 、抗壓≥12 N/個(gè)控制造球及膨潤(rùn)土加入量，生球合格粒度為13 ～ 18 mm。由于磨后混合料粒度仍較粗，故將粘結(jié)劑初始配比定為4. 5%。為保證生球強(qiáng)度及生球質(zhì)量穩(wěn)定，要求每30 min 測(cè)一次生球質(zhì)量，同時(shí)加強(qiáng)配水監(jiān)控，根據(jù)造球情況及時(shí)反饋信息、調(diào)整粘結(jié)劑配加量。

3. 3 豎爐焙燒操作

高氧化鈦球團(tuán)焙燒選擇在3# 豎爐上進(jìn)行，焙燒使用混合煤氣( 轉(zhuǎn)爐煤氣∶ 高爐煤氣=1∶ 1) 。考慮到高氧化鈦生球焙燒性能差，操作上強(qiáng)化調(diào)度，保證焙燒煤氣熱值及氣量供應(yīng)，焙燒溫度按1 150 ℃控制，生產(chǎn)時(shí)適當(dāng)壓低產(chǎn)量，降低烘干溫度，避免生球爆裂，確保干球入爐。初始烘干溫度按550 ～ 650 ℃控制，并依此控制冷卻風(fēng)量和熱負(fù)荷。

4 生產(chǎn)情況

試驗(yàn)期間( 2012 年2 月22 日18∶ 30 ～ 25 日7∶ 00) ，共生產(chǎn)高氧化鈦球團(tuán)礦6 000 t 左右。試驗(yàn)成功后，根據(jù)高爐護(hù)爐需求，采取階段性生產(chǎn)高氧化鈦球團(tuán)礦，截止2012 年底，累計(jì)生產(chǎn)護(hù)爐用高氧化鈦球團(tuán)礦13. 5 萬(wàn)t。

4. 1 配料及生球情況

高氧化鈦球團(tuán)生產(chǎn)配料及生球質(zhì)量情況見(jiàn)表3。從表中看出: 前三階段，高鈦精礦粉實(shí)際配比在57. 55% ～ 72% 之間，平均63. 1%; 膨潤(rùn)土配量在3. 6 ～ 4. 2 kg /t 之間，平均為3. 9 kg /t;烘干脫水在0. 52% ～ 1. 98%之間，平均0. 94%，潤(rùn)磨過(guò)程脫水在0. 2% ～ 1. 72% 之間，平均0. 87%; 生球抗壓強(qiáng)度合格率在76. 66% ～100%，平均為87. 5%; 生球粒度合格率在55%～ 83. 33%，平均67. 08%; 生球水分為6. 99% ～8. 33%，平均7. 33%; 生球落下強(qiáng)度合格率在90% ～ 100%，平均96. 25%。由于控制膨潤(rùn)土用量，除抗壓強(qiáng)度合格率外，生球粒度和落下強(qiáng)度合格率都有所降低。原料粒度粗，生球水分有所降低符合預(yù)期。

4. 2 豎爐操作參數(shù)

高氧化鈦球團(tuán)生產(chǎn)期間，豎爐操作參數(shù)見(jiàn)表4。

從表4 看出: 與基準(zhǔn)( 使用高鈦精礦粉之前半個(gè)月) 相比，燃燒室溫度降低69. 8 ℃，說(shuō)明高氧化鈦球團(tuán)的固化溫度降低，焙燒性能好于預(yù)期; 高氧化鈦球團(tuán)礦FeO 含量增至1. 8% ～2. 8%，說(shuō)明其氧化性能變差，為此，冷風(fēng)流量增加了20. 92%; 為防止生球脫水爆裂，烘干床溫度降低了21. 3 ℃; 生球入爐量約降低6. 5%，含粉率上升2. 3 個(gè)百分點(diǎn)、上升幅度達(dá)到44. 7%。實(shí)際生產(chǎn)中，第一階段發(fā)現(xiàn)球團(tuán)礦結(jié)塊，說(shuō)明高氧化鈦球團(tuán)的固結(jié)溫度比預(yù)期低，因此，焙燒溫度從第一階段1 150 ℃逐步降低到第二階段末1 070 ℃，但含粉率明顯升高。分析認(rèn)為，這與球團(tuán)礦SiO₂含量升高、原料粒度偏粗以及高鈦精礦粉特性有關(guān)，與膨潤(rùn)土配比偏低也有關(guān)系。

4. 3 球團(tuán)礦質(zhì)量

高氧化鈦球團(tuán)礦的質(zhì)量指標(biāo)列于表5。由表可知，與基準(zhǔn)期相比，高氧化鈦球團(tuán)礦平均品位達(dá)到54. 0%，TiO₂含量為7. 1%，SiO₂升高3. 0%，F(xiàn)eO 升高1. 9%，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度90. 3%，抗壓強(qiáng)度2 528. 5 N/個(gè)，其質(zhì)量完全滿(mǎn)足高爐要求。因此，可根據(jù)價(jià)格情況繼續(xù)采購(gòu)高鈦精礦粉生產(chǎn)高氧化鈦球團(tuán)礦用于高爐護(hù)爐。

5 結(jié)論

利用球團(tuán)豎爐生產(chǎn)護(hù)爐用高氧化鈦球團(tuán)礦，通過(guò)采取原料預(yù)處理，強(qiáng)化混料、潤(rùn)磨，加強(qiáng)造球控制和豎爐操作參數(shù)調(diào)整，可以避免因高鈦精礦粉粒度粗、氧化鈦含量高導(dǎo)致的球團(tuán)礦焙燒強(qiáng)度不合格、豎爐內(nèi)含粉量增多、爐壓升高等現(xiàn)象。濟(jì)鋼球團(tuán)豎爐在相比基準(zhǔn)生產(chǎn)降低烘干溫度23 ℃、降低焙燒溫度68 ℃的情況下，生產(chǎn)的高氧化鈦球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度達(dá)到2 520 N/個(gè)、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)達(dá)90% 以上，質(zhì)量指標(biāo)完全能夠滿(mǎn)足高爐護(hù)爐要求。同時(shí)，由于高鈦鐵精粉價(jià)格較低，能有效降低球團(tuán)生產(chǎn)成本，其性?xún)r(jià)比優(yōu)于釩鈦礦，用高氧化鈦球團(tuán)礦替代釩鈦礦護(hù)爐有利于降低鐵水生產(chǎn)成本.